水稻黑条矮缩病抗性QTL定位

发掘水稻黑条矮缩病的抗性基因有助于抗病品种的选育,减少黑条矮缩病对水稻生产的危害。本研究构建了包含222个家系的L5494/IR36重组自交系群体。对该群体进行黑条矮缩病的田间诱发鉴定,抗性亲本IR36发病率为28.70%,感病亲本L5494发病率为84.26%,群体发病率范围为11.21%～89.81%。利用134对分子标记构建覆盖12条染色体的遗传连锁图谱,总遗传距离为1475.97 cM,平均标记间距为11.1 cM。利用QTL IciMapping 4.0对抗黑条矮缩病QTL进行分析,共检测到4个QTL,其中第1、第2、第9染色体上QTL的表型贡献率分别为12.64%、16.00%和8.43%,抗病等位基因来自抗病亲本IR36;第6染色体上QTL的表型贡献率为10.82%,抗病等位基因来自感病亲本L5494。在此基础上,利用93-11为供体、日本晴为背景的近等基因系材料,在qRBSDV-1定位区间内检测到来自93-11的抗性QTL。本研究结果为水稻黑条矮缩病抗性基因定位及分子标记辅助选择育种提供借鉴。     

普通野生稻对南方水稻黑条矮缩病的抗性机制分析及主效QTL定位

南方水稻黑条矮缩病给水稻生产带来巨大的产量损失,开展水稻对该病的抗性机制分析及抗性基因定位,将为抗病品种培育提供材料基础和理论依据。本研究利用QTL-seq技术结合连锁分析定位抗病野生稻材料Y11的抗性主效QTL。结果表明,Y11对南方水稻黑条矮缩病的抗性源于对病毒的抗性而非抗虫性,属于数量性状。此外,在第6染色体上SSR标记RM20148和RM20297之间检测到一个新的南方水稻黑条矮缩病抗性主效QTL qSRBSDV6。本研究初步阐明了普通野生稻对南方水稻黑条矮缩病的抗性机制,定位到一个新的南方水稻黑条矮缩病抗性主效QTL。研究结果将为南方水稻黑条矮缩病的分子育种奠定基础。     

水稻黑条矮缩病抗性QTL分析

利用珍汕97B/明恢63的重组自交系群体,采用自然发病鉴定的方法,以穴发病率为表型值,对各株系进行黑条矮缩病抗性鉴定。群体的穴发病率偏向于抗病亲本,且呈连续性分布,表明水稻黑条矮缩病抗性受数量性状基因控制。利用WinQTLcart 2.5软件对黑条矮缩病抗性QTL进行分析,共检测到6个QTL,其中第6、11染色体上各有2个,第7、9染色体各有1个。第6、7、9染色体上的4个QTL在两个地点都能检测到,是稳定表达的QTL,尤其是第6染色体上的2个QTL,LOD值分别为12.09和9.77,贡献率分别为20.20%和18.68%,是主效QTL,能在分子标记辅助选择育种中加以利用。     

水稻品种‘连粳7号’对黑条矮缩病的抗性分析

为分析水稻品种‘连粳7号’对水稻黑条矮缩病的抗性,获得与抗性基因紧密连锁的分子标记,通过田间自然接种和室内人工接种方法,对‘连粳7号’及其与感病品种‘培矮64’衍生来的F_2:3群体进行黑条矮缩病抗性鉴定。结果表明,‘连粳7号’发病率最高为12.25%,最低为5.5%。‘连粳7号’的亲本中,仅‘中粳川-2’的抗性与‘连粳7号’相近。另外,‘连粳7号’对灰飞虱不具有抗性,所以‘连粳7号’对黑条矮缩病的抗性是品种本身对病毒的抗性所致。连粳7号/培矮64 F_2:3群体中,各个家系表型呈现连续分布,并具有超亲分离特点,说明抗性由多基因控制。最终,通过BSA法获得与抗性位点紧密连锁的标记RM287。综上,‘连粳7号’对黑条矮缩病具有较强抗性,抗性来自亲本‘中粳川-2’,标记RM287将为利用分子标记辅助培育抗黑条矮缩病水稻新品种提供有力工具。     

水稻抗纹枯病QTL表达的遗传背景及环境效应

利用水稻纹枯病菌强致病菌系RH-9人工接种Lemont导入到特青背景的213个近等基因导入系(TQ-ILs)群体和特青导入到Lemont背景的195个近等基因导入系(LT-ILs)群体,定位和分析了水稻抗纹枯病数量性状座位(quantitative trait loci, QTL)及其表达的环境与遗传背景效应。亲本Lemont对RH-9表现为高度感病,特青表现为中等抗病。人工接种后TQ-ILs群体的相对病斑高度(病斑高度与株高比)呈连续正态分布,LT-IL群体则明显偏向感病亲本Lemont。在不同年份和遗传背景下检测到影响纹枯病相对病斑高度的主效QTL 10个和互作QTL 13个,其中2006年在TQ-IL群体定位到的6个主效QTL在2007年均得到验证,表明这些QTL具有较好年度间的重复性。QSh4是唯一在双向导入系背景下表达的QTL,该位点特青等位基因降低相对病斑高度,提高抗性水平。在TQ-ILs群体中定位到位于第10染色体RM216~RM311区间的QSb10a与在LT-IL群体中定位到的位于相邻区间RM222~RM216的QSb10b的基因作用方向不同,推断这两个QTL存在紧密连锁关系。绝大多数在TQ-IL群体中表达的主效及互作QTL在LT-ILs群体中不表达,表明水稻抗纹枯病QTL具有明显的遗传背景效应。通过比较作图,本研究定位到的其中8个QTL在以往不同群体中同样被检测到,这些主效QTL对通过分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)培育水稻抗纹枯病育种可能具有应用价值。研究指出,标记辅助选择在不同遗传背景中能稳定表达的QTL或通过聚合不同抗病QTL是进一步提高水稻纹枯病抗性水平的一个有效途径。     

水稻黑条矮缩病抗性资源的筛选和抗性QTL的定位

通过水稻黑条矮缩病的田间鉴定发现,分蘖盛期的病状最为显著,是病症观察的最佳时期。对江苏省311份粳稻品种进行重病区田间鉴定试验,未发现对黑条矮缩病毒(RBSDV)免疫的品种。江苏省目前正在推广的24个主栽水稻品种发病率在10.0%～30.0%之间,曾推广的287份粳稻品种中,71.5%的品种发病率在10.0%～29.0%之间,其余品种发病率在29%以上。来源于日本的粳稻品种Koshihikari的黑条矮缩病发病率相对较低,籼稻高产品种桂朝2号为感病品种。利用Koshihikari/桂朝2号RILs群体进行抗RBSDV的基因定位,结果在第3染色体上标记RM7～RM5748之间检测到1个抗黑条矮缩病的QTL,来自Koshihikari的等位基因增强了水稻黑条矮缩病的抗性,携带抗性位点的家系明显提高了对RBSDV的抗性。本研究结果将为研究水稻黑条矮缩病和水稻抗黑条矮缩病分子育种提供重要信息。     

覆盖野生稻基因组的染色体片段替换系的构建及其米质相关数量性状基因座位的鉴定

染色体片段替换系（CSSL）是基因组水平快速初步定位数量性状基因位点（QTL）的良好材料，而水稻的品质性状是多基因控制的数量性状，因此可用替换系鉴定控制水稻品质性状的QTL。郝伟等利用分子标记辅助选择技术（MAS）构建了由133个株系组成的以“特青”（籼稻品种）为轮回亲本，以海南的一种普通野生稻（外观品质较好）为供体亲本，覆盖绝大部分野生稻基因组的染色体片段替换系。利用这套替换系，初步定位了控制稻米外观和理化品质性状的15个QTL，为今后水稻品质性状QTL的克隆以及稻米品质相关性状的改良提供了依据。     

水稻黑条矮缩病抗性评价方法及抗性资源筛选

水稻黑条矮缩病是水稻主要病毒病害之一。目前由于缺乏规模、高效的黑条矮缩病抗性鉴定体系,制约了抗黑条矮缩病水稻资源的发掘,限制了抗黑条矮缩病的育种进程和基础研究。本研究通过分析水稻黑条矮缩病田间鉴定所需灰飞虱的有效接种密度、带毒率及播期等,提出水稻黑条矮缩病田间鉴定有效接种的灰飞虱密度在800万头 hm^-2左右较为合理,而带毒率应不低于5%。并进一步对现有黑条矮缩病人工接种鉴定的循回期、接种虫量、接种时间及虫龄等进行了优化。利用上述鉴定体系,2010年对来源于20个国家的共1240份水稻种质进行黑条矮缩病田间鉴定,初步获得发病率低于10%的品种34个;2011、2012连续两年对该34个品种进行多年多点重复抗性鉴定,发现来自东南亚地区的3个品种Kanyakumari 29、Madurai 25和Vietnam 160连续3年发病率均低于10%,表现较高的黑条矮缩病的抗性。进一步分期播种鉴定的结果表明,Kanyakumari29在3个播期、3个鉴定点的发病率均低于12%,而Madurai 25和Vietnam 160发病率均低于9%。此外,在人工接种条件下Kanyakumari 29、Madurai 25和Vietnam 160的发病率均低于9%。因此,多年多点田间鉴定和人工室内接种鉴定的结果均表明,Kanyakumari 29、Madurai 25和Vietnam 160稳定、高抗黑条矮缩病。综上所述,本研究建立的田间鉴定与室内鉴定相结合的黑条矮缩病鉴定体系准确、可靠,可用于黑条矮缩病的大规模鉴定,该体系的建立及高抗黑条矮缩病水稻资源的发掘为水稻抗黑条矮缩病基因的鉴定及育种利用提供了重要的方法和材料基础。     

以分子标记辅助选择育成抗条纹叶枯病水稻新品种“武陵粳1号”

条纹叶枯病是21世纪以来江苏省最重要的水稻病害之一。食味品质较优的主栽品种武育粳3号因高度感染该病而种植面积锐减。本研究以镇稻88为抗条纹叶枯病毒病基因Stvb-i的供体亲本,采用回交育种策略,改良武育粳3号的抗条纹叶枯病性能。在连续回交和自交过程中,以紧密连锁的双侧分子标记对Stvb-i进行“前景”选择,同时对后代与轮回亲本遗传背景的相似程度进行分子标记辅助“背景”选择,在短期内育成抗条纹叶枯病的“武育粳3号”,命名为“武陵粳1号”。新品种保持了原品种的基本农艺性状、丰产性、稳产性和优异的食味品质,并大幅度提高了其条纹叶枯病抗性水平,在江苏省多点抗性鉴定试验中的平均病株率仅为4.4%,极显著低于原品种(53.2%)。     

水稻根系性状QTL的整合、分类和真实性分析

为提高水稻根系性状QTL 分子标记辅助选择利用效率, 利用饱和分子标记连锁图谱,对已发表的水旱稻根系性状QTL进行了整合,并对这些QTL的贡献率、分布特点和真实性进行了分析。结果如下：通过对QTL贡献率分析得到11个主效QTL;根据QTL在染色体上的位置,确定1,2,3,5,11号染色体上共11个分子标记区域为“一因多效”可能性较大区域;通过对这些QTL的真实性分析共得到35个“真实”QTL和3个“热点”QTL。这些主效QTL、成簇分布QTL及“热点” QTL可作为水稻根系性状分子育种的重要候选区域。     

广谱稻瘟病抗性基因Pigm和Pi2的抗谱差异及与Pi1的互作效应

Pigm是Pi2基因簇的等位或紧密连锁基因。本研究构建了4个不同遗传背景下Pigm和Pi2的系列近等基因系,204个菌株苗期接种结果显示其抗性频率均超过70%,但Pigm和Pi2的抗谱重叠度仅为54.4%~65.7%,聚合Pi1/Pigm和Pi1/Pi2杂种的抗性频率均超过90%。穗瘟人工接种及病圃自然诱发鉴定表现与苗期接种一致的发病趋势。农艺性状调查结果显示获得的近等基因系与其轮回亲本基本相似,存在较少的累赘连锁。表明Pigm是一个与Pi2抗谱差异明显的广谱抗性基因,对稻瘟病抗性育种具有重要应用价值。     

水稻恢复系C224抗条纹叶枯病相关QTL的检测

在实验室采用人工接种方法鉴定了亲本及192个99B/C224杂交后代F2∶3家系对水稻条纹病毒的抗性,表型值用条纹叶枯病病情指数表示,利用QTL IciMapping软件,采用完备区间作图法分析水稻条纹叶枯病抗性基因,共检测到5个QTLs:分别为qstv1、qstv2、qstv3-1、qstv3-2和qstv11,位于...     

小麦株高QTL Qph.nau-5B的效应评价

株高直接影响小麦的产量潜力,也是植株抗倒伏性的重要组成部分。目前虽有大量株高相关QTL被鉴定到,但大多QTL的遗传效应仍不清楚。本研究前期利用小麦品种群体,通过关联分析鉴定到一个小麦株高主效QTL Qph.nau-5B。为了评价该QTL的效应,通过分子标记辅助选择分别构建了以南大2419、吉春1016和郑麦9023为供体亲本,中优9507为背景的3种等位变异的近等基因系,背景回复率均高于93%。在7个独立的试验环境中,所有近等基因系的株高较轮回亲本均显著降低,平均降幅为11.1 cm(10.3%)。Qph.nau-5B不同等位变异效应强弱不同,其中来源于吉春1016和郑麦9023的等位变异平均降秆效应相似(12.4 cm),显著大于南大2419的等位变异(8.6 cm),但各等位变异相对降秆效应大小受环境影响。此外,Qph.nau-5B对单株穗数、穗长、千粒重等农艺性状无明显负效应。本研究结果表明Qph.nau-5B具有重要的育种价值,可为小麦的株型分子设计育种提供基因资源。     

利用Mudgo/武育粳3号F2群体分析水稻抗灰飞虱QTL

灰飞虱是我国水稻生产上的重要害虫。Mudgo是一个高抗灰飞虱的籼稻品种,对灰飞虱具有强的排驱性和抗生性抗性。利用Mudgo/武育粳3号F₂群体,构建了含有177个单株的F₂群体的遗传连锁图谱。该连锁图包含104个SSR标记和3个Indel标记,覆盖整个水稻基因组1 409.9 cM,每两个标记之间的平均距离为13.2 cM。采用改进的苗期集团筛选法对177个F_2:3家系进行了抗性鉴定,通过Windows QTL Cartographer 2.5进行复合区间作图分析,在第2、3、12染色体上分别检测到抗灰飞虱QTL Qsbph2b、Qsbph3d和Qsbph12a,分别位于标记RM5791~RM29、RM3199~RM5442和I12-17~RM333 1之间,单个LOD值分别为3.25、3.11和6.82,贡献率分别为17.3%、15.6%和35.8%,各QTL增强抗性的等位基因效应均来自Mudgo。其中Qsbph12a与标记RM3331和I12-17紧密连锁。结合表型鉴定的结果,Qsbph12a应为抗灰飞虱主效QTL,与该位点紧密连锁的标记可用于抗灰飞虱快速选择辅助育种。     

水、旱稻根基粗和抗旱系数QTL的标记辅助选择及验证

利用水、旱稻杂交、回交所产生的4个分离群体对RIL群体定位到的抗旱相关的根基粗、抗旱系数2个QTL进行了选择验证。结果表明，根基粗、抗旱系数QTL的两侧标记在不同群体、不同的遗传背景中遗传稳定。在旱田种植条件下，YIBC1、JIBC1、JIF2 3个分离群体携带有根基粗QTL brt4.1两侧标记有利等位基因的个体与没有携带brt4.1两侧     

Characterization and identification of cold tolerant near-isogenic lines in rice

To exploit the genetic mechanism of cold tolerance in rice, cold tolerant near-isogenic lines (NILs) were developed by backcrossing Kunmingxiaobaigu (KMXBG), reported to be the most cold-tolerant variety at the booting stage, as donor, with the cold sensitive Japanese commercial japonica variety, Towada. Comparisons of cold tolerance-related traits between five BC₆F₅ NILs and recurrent parent Towada under cold treatment and normal temperatures at the booting stage showed that the differences between the NILs and Towada were significant only for spikelet fertility-related traits. Analyses of cold tolerance in the NILs at the budding (germination), seedling and booting stages indicated both correlated effects and differences. Lines 1913-4 and 1916-1 showed strong and stable tolerance at all three stages. Whole genome marker screening showed that the proportion of genetic background recovery was more than 98%. Seventeen markers from KMXBG were introgressed in two or more NILs, and cold tolerance genes were possibly present in these marker regions. The NILs should be excellent materials for both rice improvement and map-based cloning of cold tolerance QTLs.